平面二次包络弧面蜗杆传动有限元分析

本文首先应用弹性接触有限元混合法,通过大量上机计算,求解了平面二次包络弧面蜗杆传动的齿间载荷分配,提出了一种把这类关于齿间载荷分配的三维弹性接触问题简化为二维问题的方法,修改编写了二维等参元弹性接触有限元混合法等四个计算程序。 同时本文还求解了受载情况最恶劣的轮齿的位移场和应力场。对计算结果进行了分析讨论。     

平面二次包络弧面蜗杆传动有限元分析

本文首先应用弹性接触有限元混合法,通过大量上机计算,求解了平面二次包络弧面蜗杆传动的齿间载荷分配,提出了一种把这类关于齿间载荷分配的三维弹性接触问题简化为二维问题的方法,修改编写了二维等参元弹性接触有限元混合法等四个计算程序。 同时本文还求解了受载情况最恶劣的轮齿的位移场和应力场。对计算结果进行了分析讨论。     

瞬态耦合热弹塑性接触有限元分析方法

在弹性接触问题有限元混合法的基础上,把材料非线性和表面非线性两种迭代过程耦合,在瞬态温度场分析中将伽辽金法和向后差分法结合,并用混合法进行热接触迭代,把瞬态温度场分析和弹塑性接触分析耦合。提出了一种瞬态耦合热弹塑性接触有限元分析方法,并已成功地用于核容器的密封分析。     

弹性接触过程分析的有限元数值模拟

本文针对机械行业中的弹性接触问题，在有限元分析中，引主接触面单元和预留单元。以滚针轴承为例，对接触问题进行了深入的探讨，为准确地描述两接触体之间相互作用及变形协调的接触过程，提供了一种新方法。     

一种基于无梯度思想的弹性接触问题优化方法

基于无梯度思想,针对弹性接触问题中存在的应力集中问题提出了一种形状优化方法.研究发现:通过改变接触面和非接触面形状的方法,均能够有效地减轻弹性接触面上的接触应力集中.结合 ABAQUS 有限元分析软件,直接变动有限元模型中的接触面或非接触面单元节点的位置,进而改变优化边界的形状,最终达到减小接触面上应力集中的目的.通过两个优化算例分别展示了所提出的方法在处理二维和三维弹性接触问题中的可行性.算例结果表明:优化后,接触应力值分布在一个预定的区间内,接触面上的集中应力得到了显著的优化.本方法为处理工程接触优化问题提供了新的思路.     

基于虚功原理的弹性接触问题的线性互补方法

在将接触条件表为具有惩罚因子的线性互补形式后，本文详细推导了适用于弹性接触问题的虚功方程，在此基础上，结合有限元离散技术，简捷地导出了一种求解有摩擦弹性接触问题的线性互补方法；这种方法不必迭代，在无卸载时，只要一个增量步即可求得解答，计算效率较高，文末通过实例，说明了方法的正确性及有效性。     

摩擦接触弹塑性分析的数学规划法

本文提出摩擦接触弹塑性分析的数学规划法,是弹性接触问题解法的推广,使之能处理比例加载时的塑性效应。利用所导出接触问题总刚度阵的逆,结合参变量线性互补公式,仍可消去由接触单元而引入的惩罚因子。于是,可以获得一个弹塑性问题、弹性接触和弹塑性接触问题的有限元参数二次规划法模型。所选的几个实例说明了方法的实用性。     

有限长圆柱体接触应力的光弹性解法

对两个有限长，外载荷又集中作用的圆拄体，在接触面上的应力分布是不均匀的．为了获得接触应力，本文应用弹性力学的理论、光弹性应力分析方法和有限元计算概念，提出了一种混合计算法．最后给出一个应用实例，讨论了某轧机轧辊的接触问题．     

有限元分析中的最优离散化在弹性接触问题中的应用

本文提供了一种可作为弹性接触问题有限元分析后处理过程的误差估计方法.这种方法是应用应力平滑过程,通过能量模的形式而建立的.在这种误差估计方法的基础上,实现了有限元网格的自适应局部加密.数值分析实例表明,借助于这种最优离散化过程,可使计算误差平均分配于各个单元,并使总体计算误差降低.     

接触问题应力分析的混合解法

接触问题是一个极其复杂的非线性问题，单独使用数值方法或实验方法求解应力都有一定的困难．有限元计算与平面光弹性实验相结合的混合法是对接触问题进行应力分析简单而有效的途径．     

一种基于极小化极大接触压力的交界面修形新方法

针对轴承和齿轮等零部件接触压力分布不均问题,提出了一种极小化极大接触压力的弹性交界面修形新方法,仅需要一次结构分析就可以实现理想的修形结果。基于弹性接触理论与有限元法,推导建立了接触节点修形量与接触压力之间的数学方程;以极小化各接触节点的最大接触压力为目标,建立了计算修形量的极小极大模型;并利用最优化方法将其转化为线性规划问题,有效提高了求解的全局收敛性和计算效率。通过两个弹性接触修形实例,验证了新方法对一般弹性接触修形问题的适用性和高效性。     

内啮合直齿轮的三维接触应力分析

本文运用三维弹性接触问题的有限元局部网格密化技术和有限元－线性规划法计算了内啮合直齿轮副在啮合过程中不同接触位置的接触应力分布。对比分析了在系统静载和动载作用下的齿轮接触应力，揭示了内啮合直齿轮在啮合过程中接触应力的变化规律。从而为内啮合直齿轮的接触强度及其可靠性分析奠定基础。     

内啮合直齿轮的三维接触应力分析

本文运用三维弹性接触问题的有限元局部网格密化技术有有限元－线性规划法计算了内啮合直齿轮副在啮合过程中不同接触位置的接触应力分布，对此分析了系统静载和动载作用下的齿轮接触应力，揭示了内啮合直齿轮在啮合过程接触应力的变化规律。从而为内啮合直齿轮的接触强度及其可靠性分析奠定基础。     

三维弹性问题高次有限元方程的代数多层网格法

有限元法是数值求解三维弹性问题的一类重要的离散化方法,高次有限元又是其中的一类常用有限元。由于高次元对问题具有更好的逼近效果及具有某些特殊的优点,如能解决弹性问题的闭锁现象(Poisson’s ratio locking),使得它们在实际计算中被广泛使用。但与线性元相比,它具有更高的计算复杂性。通过分析高次有限元空间与线性有限元空间之间的关系,提出了一种求解三维弹性问题高次有限元方程的两水平方法,然后,通过调用现有的代数多层网格法求解粗水平方程,建立了求解高次有限元方程的AMG法。数值实验表明,本文设计的AMG法对求解三维弹性问题高次有限元方程具有很好的计算效率和鲁棒性。     

黏弹性接触界面端附近的奇异应力场

研究蠕变加载条件下线黏弹性材料接触界面端附近的奇异应力场问题.考虑接触界面的摩擦,假设界面端的滑移方向不改变,相对滑移量微小,且其与位移同量级,由此线性化局部边界条件,根据对应原理得到Laplace变换域中的界面端应力场,导出时域中奇异应力场的卷积积分表达式.对卷积积分核函数进行数值反演,考虑接触材料的两类组合,一是持久模量具有量级上的差异,另一是持久模量接近相同.算例结果证实核函数可以用准弹性法求得的解析式较准确地近似.在此基础上,利用积分中值定理,并引入各应力分量的修正系数,得到黏弹性奇异应力场的简化式.结合核函数的数值反演结果分析修正系数表达式的取值范围,得到如下结论,若两相接触材料的持久模量相差很大,可以采用准弹性解的解析式较准确地描述界面端的奇异应力场;一般情况下,应力场不存在统一的奇异值和应力强度系数,当采用类似于准弹性解的表达式近似给出黏弹性应力场时,可以估计此近似描述的误差限.文中最后采用有限元分析黏弹性板端部嵌入部位的应力场,算例包括了黏弹性板与弹性金属支承、黏弹性板与黏弹性垫层所形成的滑移接触界面端,利用黏弹性有限元的数值结果验证理论分析所得结论的有效性.      

黏弹性接触界面端附近的奇异应力场

研究蠕变加载条件下线黏弹性材料接触界面端附近的奇异应力场问题.考虑接触界面的摩擦,假设界面端的滑移方向不改变,相对滑移量微小,且其与位移同量级,由此线性化局部边界条件,根据对应原理得到Laplace变换域中的界面端应力场,导出时域中奇异应力场的卷积积分表达式.对卷积积分核函数进行数值反演,考虑接触材料的两类组合,一是持久模量具有量级上的差异,另一是持久模量接近相同.算例结果证实核函数可以用准弹性法求得的解析式较准确地近似.在此基础上,利用积分中值定理,并引入各应力分量的修正系数,得到黏弹性奇异应力场的简化式.结合核函数的数值反演结果分析修正系数表达式的取值范围,得到如下结论,若两相接触材料的持久模量相差很大,可以采用准弹性解的解析式较准确地描述界面端的奇异应力场;一般情况下,应力场不存在统一的奇异值和应力强度系数,当采用类似于准弹性解的表达式近似给出黏弹性应力场时,可以估计此近似描述的误差限.文中最后采用有限元分析黏弹性板端部嵌入部位的应力场,算例包括了黏弹性板与弹性金属支承、黏弹性板与黏弹性垫层所形成的滑移接触界面端,利用黏弹性有限元的数值结果验证理论分析所得结论的有效性.     

黏弹性界面断裂分析的增量“加料”有限元法

提出了一种适用于黏弹性界面裂纹问题的增量“加料” 有限元方法. 利用弹性界面裂纹尖端位移场的解答,通过对应原理和拉普拉斯逆变换近似方法,得到了黏弹性界面裂纹的尖端位移场. 用该位移场构造了黏弹性界面裂纹“加料” 单元和过渡单元位移模式,推导了增量“加料” 有限元方程,求解有限元方程可获得应力强度因子和应变能释放率等断裂参量. 建立了典型黏弹性界面裂纹平面问题“加料” 有限元模型,计算结果表明,对于弹性/黏弹性界面裂纹和黏弹性/黏弹性界面裂纹,该方法都能得到相当精确地断裂参量,并能很好地反映蠕变和松弛特性,可推广应用于黏弹性界面断裂问题的计算分析.      

弹性波在螺栓搭接结构中传播行为的数值模拟

为了建立有效的基于弹性波的螺栓连接损伤检测方法,研究弹性波在连接结构中的传播行为至关重要。本文针对典型单螺栓搭接薄梁,采用非线性多物理场耦合有限元仿真方法,研究弹性波在连接结构中的传播行为。采用ANSYS中压电耦合单元建模MFC压电传感器,非线性接触单元建模螺栓连接结构,将接触面之间考虑为考虑摩擦接触的非线性关系。依次对螺栓施加预紧载荷,对结构施加模拟电压激励,进行非线性瞬态波传播分析。同时,本文对仿真结果进行了实验验证。结果表明,本文建立的有限元模型和分析方法能够有效地模拟弹性波在连接结构中的传播过程,数值预测的响应电压和实验结果吻合较好。针对非线性模型计算耗费大的问题,本文对非线性模型进行了线性化改进。具体为采用准静态接触有限元分析确定对接面有效接触面积的大小,然后将接触面积上对应节点绑定,进行线性瞬态波传播分析。结果表明:本文的线性方法能够有效模拟波传播过程,并能有效降低计算耗费;弹性波在连接梁中传播时,经过连接界面和螺栓位置时,传播路径、波形、幅值都发生了较大的变化。     

滚子轴承系统多体接触问题的子结构有限元分析

1.引言 滚动轴承接触负荷分布的计算在轴承理论和应用中占有重要地位。当将壳体、轴承的外圈、滚动体、内圈和轴看成是组成轴承系统的基本要素时,这就是个多体接触问题。 弹性接触问题属于局部非线性问题,这是由系统的接触状态不能事先确定而引起的。随着接触体个数的增多,接触状态就变得更为复杂。对此问题本文用子结构有限元进行了分     

弹性接触问题的常刚度迭代方法及其加速

通过引入接触间隙荷载，在荷载项中反映接触状态变化的影响，避免了重新形成接触刚度矩阵，构造了弹性接触问题的常刚度迭代格式。然后借助于不动点迭代的Steffensen加速技术给出了一种求解弹性接触问题的常刚度迭代加速算法。文中最后给出两个算例表明了本文方法的有效性。